Mecanizado y soldadura

Metrología y trazado

1. Metrología
La metrología es la ciencia que estudia las magnitudes físicas y los diferentes sistemas de pesos y de medidas.
En el taller, las unidades más empleadas son las unidades de longitud y las unidades de medida angular.
Se utilizan unidades de longitud para medir alturas, anchuras, diámetros, etc., y se utilizan las unidades angulares para medir los ángulos que formaran las aristas de las piezas o de las ruedas.

1.1.1. Unidades de longitud
En el sistema internacional, la unidad de longitud es el metro. En automoción, y en especial en los trabajos de ajuste de las piezas o componentes y en la medición de conjuntos mecánicos y de su geometría, se emplea el milímetro . El milímetro es la milésima parte del metro.
unidades de longitud del sistema inglés o anglosajón
Establece como unidad de longitud la yarda. Una yarda equivale a 0,9144 m. Para realizar medidas en los talleres, la yarda es demasiado grande, de ahí que se utilice como unidad de medida la pulgada, cuya equivalencia con el milímetro del sistema internacional es una pulgada.

1.1.2. Unidades angulares
En el sistema internacional, la unidad de medida angular es el radián. Un radian no es una unidad usual en los planos y trabajos de mecanizado, en los que los ángulos se miden en grados y minutos.
Grado sexagesimal
Se obtiene dividiendo una circunferencia en 360 partes iguales. El grado sexagesimal es la unidad más empleada en automoción para medir ángulos. El grado sexagesimal tiene dos submúltiplos, el minuto y el segundo. Un grado sexagesimal se divide en 60 min y, a su vez, cada minuto en 60 s.
Para expresar una medida en granos sexagesimales, primero se indican los grados.

1.2. Tipos de medición
La medición de las piezas o de conjuntos mecánicos se puede realizar de forma directa o indirecta.

1.2.1. Medición directa
El valor de la medida se obtiene directamente en el útil de medida empleado.
Útiles de medición directa
Al realizar la medición aparece en su escala indicado directamente el valor de la magnitud que se ha medido.
Los aparatos o útiles de medida directa mas utilizados son:

 · La regla graduada.



 · El metro o flexómetro.

 · El calibre.



 · El micrómetro.


 · El goniómetro.
 


1.2.1. Medición indirecta
En la medición indirecta, se emplea un útil con una medida conocida y se mide comparando la pieza con el útil. También se realiza una medición por comparación al comprobar el paso de un tornillo con el peine de rosca. La medida prefijada en la plantilla de la rosca del peine se compara con la rosca del tornillo para identificar si es la misma o no.
Útiles de medida por comparación
Las piezas se miden comparando la medida fija que tiene el útil o su forma. Los útiles de medida más empleados para realizar mediciones por comparación son las escuadras, las gafas de espesores, los peines de rosca, el reloj comparador, el mármol de ajustador, etc.

1.3. Especificaciones de una medida
Con frecuencia, al analizar la lectura de la medida tomada por un instrumento se confunden términos muy importantes, como precisión, exactitud, apreciación, estimación y tolerancia, lo que convella errores de mecanización y ajuste.

1.3.1. Precisión
mide la dispersión del conjunto de valores obtenidos al realizar varias veces la misma medida. Por ejemplo, medimos cuatro veces una pieza con un calibre y obtenemos como valores los siguientes: 10,38 mm, 10,37 mm, 10,38 mm y 10,39. Repetimos las mismas medidas con otro calibre y obtenemos 10,36 mm, 10,32 mm, 10,34 mm y 10,30 mm. En este caso, el primer conjunto de medidas es más precisoque el segundo, independientemente de cuál sea el valor real de la medida. Por tanto, un instrumento es preciso si proporciona valores similares al repetir la misma medida varias veces en las mismas condiciones.

1.3.2. Extactitud
En las primeras cuatro medidas del ejemplo anterior, el valor que tomaríamos como real sería su media, en este caso 10,38 mm. Si la medida real es 10,34 mm, diremos que el segundo conjunto de medidas es más exacto que el primero. Por tanto, el término exactitud se utiliza para referirnos a cuán cerca del valor real se encuentra el valor medido.

1.3.3. Apreciación
La apreciación es la medida más pequeña que se puede medir con el útil o aparato de medida. Esta medida suele estar indicada en el cuerpo del aparato.
En la figura 2.11 se muestran dos manómetros con diferente apreciación: en manómetro superior tiene 1 bar de apreciación y en el inferior la apreciación es de 0,1 bar.

1.3.4. Estimación
Se llama estimación a la lectura que se da por aproximación  cuando la medida requerida supera la apreciación del instrumento. Tambien se denomina estimación a la medida hecha por aproximación sin utilizar ningún instrumento. La mayor o menor exactitud de una estimación depende de la habilidad y la experiencia de la persona que realiza dicha estimación.

1.3.5. Tolerancia
La tolerancia o el margen de tolerancia es el intervalo de valores en el que debe encontrarse una magnitud para que se acepte como válida.

2. Instrumentos de medida: calibre, micrómetro y reloj comparador
Para un correcto mecanizado de piezas y ajuste de elementos mecánicos, es necesario conocer los distintos instrumentos o aparatos de medida del taller.
Los instrumentos más utilizados y con los que más se ha de familializar el mecánico son el calibre o pie de rey, el micrómetro y el reloj comparador.

2.1. Calibre o pie de rey
El calibre es un instrumento o útil de medida directa de gran precisión que permite medir hasta centésima de milimetro. Las partes del calibre o pie de rey  se muestran en la siguiente figura:

Este instrumento de medida permite tomar medidas de interiores, exteriores y de profundidad.
En el calibre, la parte de mayor importancia es su regla graduada y móvil, denominada nomio, así como el número de divisores que tenga, que definirá su apreciación.

2.1.1. Apreciación del nonio
La apreciación del nonio de un calibre está determinada por la menor división de la regla y por el número de divisiones de su nonio.

2.1.2. Medida con el calibre
En la medición con el calibre se pueden presentar los siguientes casos:
 · Que el cero del nonio coincida con una división de la regla fija, con lo cual la medida es entera.
 · Que el cero del nonio no coincida con angún trazo de la reglafija. En este caso, alguna división del nonio deberá coincidir con algún trazo de la regla fija y dependiendo del tipo de nonio del que se trate, la medida será en décimas o en centésimas.
Medida entera en milímetros
En este caso, el cero del nonio coincidirá con una división en milímetros de la regla fija, 4 mm. Para comprobar la lectura, se comprueba que el último trazo del nonio coincida con otro de la regla fija. Si es así, la lectura es correcta.
Medida decimal en milímetros
Cuando el cero del nonio no coincida con ninguna de las divisiones de la regla fija, el trazo de la regla situado a la izquierda del cero del nonio representará la parte entera.
Para determinar la medida restante, se comprueba la división del nonio que coincide con un trazo de la regla fija. Por último, sumaremos la medida de la parte entera más la fracción del nonio.

2.2. Micrómetro o palmer
El micrómetro o palmer es un instrumento de medida que permite realizar medidas de gran apreciación.
El micrómetro emplea el principio del avance de un tornillo sobre una tuerca fija. Si el paso de la rosca es de 0,5 mm, este será el avance del tornillo por cada vuelta, y si dividimos una vuelta del tornillo en cincuenta partes, el valor de cada división del cursor será de 0,01 mm.
Según la forma de realizar la medición, podemos clasificar los micrómetros en:

· Micrómetros de exteriores: Para medir las dimensiones exteriores de una pieza.

· Micrómetros de interiores: Para medir las dimensiones interiores de una pieza.

· Micrómetros de profundidad: Para medir las profundidades de ranuras y huecos.

2.2.1. Lectura de la medida
El micrómetro dispone por la parte superior del cilindro de una escala con la medida en milímetros enteros y por la parte inferior otra escala, también en milímetros, pero desfasada de la superior en medio milímetro, que indica la mitad entre dos milímetros de la escala superior.
Cuando el cero de la escala del tambor coincide con la raya del cilindro, el borde del tambor coincidirá también con una división del cilindro e indicará la medida exacta, ya sea de un milímetro entero. Si se gira el tambor una vuelta entera, como el paso de este es de 0,5 mm, el borde del tambor coincidirá con la división siguiente.
En caso de que el cero no coincida y lo haga cualquier otra división del tambor, habrá que determinar la medida de la siguiente manera:
1. Tomar la medida del cilindro observando la última raya que nos deja ver el tambor. Si la vemos por la parte superior, estará en milímetros enteros.
2. Añadir la medida del tambor. Como el avance del tambor es de medio milímetro, y este tiene cincuenta divisiones, cada una de estas tendrá el valor de 0,01 mm. Por lo tanto, habrá que determinar cuál es la división que coincide con la línea divisora del cilindro y sumarla a la medida anterior.

2.3. Reloj comparador
El reloj comparador es un instrumento de medición por comparación utilizado para la verificación de piezas y puesta a punto de mecanismos. Mide por comparación, es decir, se parte de una medida conocida o desde cero y la aguja mide los desplazamientos del palpador.
El reloj permite detectar la diferencia de medidas gracias a un mecanismo de engranajes y palancas alojados en su interior capaz de transformar el movimiento lineal de la barra deslizante de contacto en el movimiento circular que describe la aguja del reloj.
Este útil de medida se emplea en la medición de pequeños desplazamientos de piezas, excentricidad de ejes de rotación, resaltes de válvulas, holguras de piñón de ataque y corona, etc.
La apreciación del reloj comparador más utilizado puede ser de hasta una centésima debido a que la escala del reloj está dividida en cien partes, aunque también existen relojes que aprecian hasta milésimas.
Las mediciones con el reloj comparador se realizan de una manera muy sencilla mediante el siguiente procedimiento:
1. Fijar el reloj en un soporte adecuado o en un soporte que esté diseñado expresamente para realizar la medición.
2. Acercar el palpeador a la pieza.
3. Poner a cero el reloj.
4. Realizar la medición.

3. El trazado
El trazado es una operación previa al mecanizado. Consiste en señalar o marcar en la pieza por dónde se realizarán los diferentes trabajos de mecanizado.
Los útiles más empleados en el trazado son los siguientes:

· Mármol de ajustador.


· Punta de trazar.


· Compás de puntas.


· Regla graduada.


· Escuadras.


· Gramil.


· Granete.



El trazado de piezas simétricas se puede realizar empleando el mármol y el gramil.
En piezas asimétricas y con formas irregulares, el trazado se realiza de igual modo que si se dibujase sobre un papel: en este caso se cambia el lápiz por la punta de trazar y el compás de dibujo por el compás de puntas.
La punta de trazar es una varilla de acero que dispone de una punta afilada de gran dureza capaz de rayar metales muy duros.
Los compases también son diferentes; estos sustituyen la mina del lápiz por dos puntas afiladas de acero.
Los demás elementos, como las reglas, las escuadras metálicas, los transportadores, etc., son similares a los del dibujo técnico, pero adaptados para el trazado de piezas.
El gramil es un útil característico del trazado. Tiene una base plana que se desliza sobre el mármol y una varilla articulada donde se coloca la punta de trazar.
El trazado con mármol y gramil se denomina trazado al aire y se emplea para verificar piezas mecanizadas.